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Title: Measurement of inclusive and differential cross sections for single top quark production in association with a W boson in proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV
A<sc>bstract</sc>

Measurements of the inclusive and normalised differential cross sections are presented for the production of single top quarks in association with a W boson in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV. The data used were recorded with the CMS detector at the LHC during 2016–2018, and correspond to an integrated luminosity of 138 fb1. Events containing one electron and one muon in the final state are analysed. For the inclusive measurement, a multivariate discriminant, exploiting the kinematic properties of the events is used to separate the signal from the dominant$$ \textrm{t}\overline{\textrm{t}} $$tt¯background. A cross section of$$ 79.2\pm 0.9{\left(\textrm{stat}\right)}_{-8.0}^{+7.7}\left(\textrm{syst}\right)\pm 1.2\left(\textrm{lumi}\right) $$79.2±0.9stat8.0+7.7syst±1.2lumipb is obtained, consistent with the predictions of the standard model. For the differential measurements, a fiducial region is defined according to the detector acceptance, and the requirement of exactly one jet coming from the fragmentation of a bottom quark. The resulting distributions are unfolded to particle level and agree with the predictions at next-to-leading order in perturbative quantum chromodynamics.

 
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Award ID(s):
2121686
NSF-PAR ID:
10471531
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer
Date Published:
Journal Name:
Journal of High Energy Physics
Volume:
2023
Issue:
7
ISSN:
1029-8479
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. A<sc>bstract</sc>

    The measurements of the inclusive and differential fiducial cross sections of the Higgs boson decaying to a pair of photons are presented. The analysis is performed using proton-proton collisions data recorded with the CMS detector at the LHC at a centre-of-mass energy of 13 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 137 fb1. The inclusive fiducial cross section is measured to be$$ {\sigma}_{\textrm{fid}}={73.4}_{-5.3}^{+5.4}{\left(\textrm{stat}\right)}_{-2.2}^{+2.4}\left(\textrm{syst}\right) $$σfid=73.45.3+5.4stat2.2+2.4systfb, in agreement with the standard model expectation of 75.4 ± 4.1 fb. The measurements are also performed in fiducial regions targeting different production modes and as function of several observables describing the diphoton system, the number of additional jets present in the event, and other kinematic observables. Two double differential measurements are performed. No significant deviations from the standard model expectations are observed.

     
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  2. A<sc>bstract</sc>

    Results are presented from a search for the Higgs boson decay HZγ, where Z→ ℓ+with= e or μ. The search is performed using a sample of proton-proton (pp) collision data at a center-of-mass energy of 13 TeV, recorded by the CMS experiment at the LHC, corresponding to an integrated luminosity of 138 fb1. Events are assigned to mutually exclusive categories, which exploit differences in both event topology and kinematics of distinct Higgs production mechanisms to enhance signal sensitivity. The signal strengthμ, defined as the product of the cross section and the branching fraction$$ \left[\sigma \left(\textrm{pp}\to \textrm{H}\right)\mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \textrm{Z}\upgamma \right)\right] $$σppHBHrelative to the standard model prediction, is extracted from a simultaneous fit to the+γ invariant mass distributions in all categories and is measured to beμ= 2.4 ± 0.9 for a Higgs boson mass of 125.38 GeV. The statistical significance of the observed excess of events is 2.7 standard deviations. This measurement corresponds to$$ \left[\sigma \left(\textrm{pp}\to \textrm{H}\right)\mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \textrm{Z}\upgamma \right)\right]=0.21\pm 0.08 $$σppHBH=0.21±0.08pb. The observed (expected) upper limit at 95% confidence level onμis 4.1 (1.8), where the expected limit is calculated under the background-only hypothesis. The ratio of branching fractions$$ \mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \textrm{Z}\upgamma \right)/\mathcal{B}\left(\textrm{H}\to \upgamma \upgamma \right) $$BH/BHγγis measured to be$$ {1.5}_{-0.6}^{+0.7} $$1.50.6+0.7, which agrees with the standard model prediction of 0.69 ± 0.04 at the 1.5 standard deviation level.

     
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  3. Abstract

    This paper examined the effect of Si addition on the cracking resistance of Inconel 939 alloy after laser additive manufacturing (AM) process. With the help of CALculation of PHAse Diagrams (CALPHAD) software Thermo-Calc, the amounts of specific elements (C, B, and Zr) in liquid phase during solidification, cracking susceptibility coefficients (CSC) and cracking criterion based on$$\left| {{\text{d}}T/{\text{d}}f_{{\text{s}}}^{1/2} } \right|$$dT/dfs1/2values (T: solidification temperature,fs: mass fraction of solid during solidification) were evaluated as the indicators for composition optimization. It was found that CSC together with$$\left| {{\text{d}}T/{\text{d}}f_{{\text{s}}}^{1/2} } \right|$$dT/dfs1/2values provided a better prediction for cracking resistance.

    Graphical abstract

     
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  4. Abstract

    We present the first unquenched lattice-QCD calculation of the form factors for the decay$$B\rightarrow D^*\ell \nu $$BDνat nonzero recoil. Our analysis includes 15 MILC ensembles with$$N_f=2+1$$Nf=2+1flavors of asqtad sea quarks, with a strange quark mass close to its physical mass. The lattice spacings range from$$a\approx 0.15$$a0.15fm down to 0.045 fm, while the ratio between the light- and the strange-quark masses ranges from 0.05 to 0.4. The valencebandcquarks are treated using the Wilson-clover action with the Fermilab interpretation, whereas the light sector employs asqtad staggered fermions. We extrapolate our results to the physical point in the continuum limit using rooted staggered heavy-light meson chiral perturbation theory. Then we apply a model-independent parametrization to extend the form factors to the full kinematic range. With this parametrization we perform a joint lattice-QCD/experiment fit using several experimental datasets to determine the CKM matrix element$$|V_{cb}|$$|Vcb|. We obtain$$\left| V_{cb}\right| = (38.40 \pm 0.68_{\text {th}} \pm 0.34_{\text {exp}} \pm 0.18_{\text {EM}})\times 10^{-3}$$Vcb=(38.40±0.68th±0.34exp±0.18EM)×10-3. The first error is theoretical, the second comes from experiment and the last one includes electromagnetic and electroweak uncertainties, with an overall$$\chi ^2\text {/dof} = 126/84$$χ2/dof=126/84, which illustrates the tensions between the experimental data sets, and between theory and experiment. This result is in agreement with previous exclusive determinations, but the tension with the inclusive determination remains. Finally, we integrate the differential decay rate obtained solely from lattice data to predict$$R(D^*) = 0.265 \pm 0.013$$R(D)=0.265±0.013, which confirms the current tension between theory and experiment.

     
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  5. Abstract

    This paper presents the observation of four-top-quark ($$t\bar{t}t\bar{t}$$tt¯tt¯) production in proton-proton collisions at the LHC. The analysis is performed using an integrated luminosity of 140 $$\hbox {fb}^{-1}$$fb-1at a centre-of-mass energy of 13 TeV collected using the ATLAS detector. Events containing two leptons with the same electric charge or at least three leptons (electrons or muons) are selected. Event kinematics are used to separate signal from background through a multivariate discriminant, and dedicated control regions are used to constrain the dominant backgrounds. The observed (expected) significance of the measured$$t\bar{t}t\bar{t}$$tt¯tt¯signal with respect to the standard model (SM) background-only hypothesis is 6.1 (4.3) standard deviations. The$$t\bar{t}t\bar{t}$$tt¯tt¯production cross section is measured to be$$22.5^{+6.6}_{-5.5}$$22.5-5.5+6.6 fb, consistent with the SM prediction of$$12.0 \pm 2.4$$12.0±2.4fb within 1.8 standard deviations. Data are also used to set limits on the three-top-quark production cross section, being an irreducible background not measured previously, and to constrain the top-Higgs Yukawa coupling and effective field theory operator coefficients that affect$$t\bar{t}t\bar{t}$$tt¯tt¯production.

     
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